Смотри, что у тебя внутри. Как микробы, живущие в нашем теле, определяют наше здоровье и нашу личность

Найт Роб

Изините, если вам кажется, что я говорю очевидные вещи, но я не устаю повторять: сила – в (микробном) разнообразии. Человек, который всегда слушает исключительно один и тот же музыкальный жанр или представителей только одной политической партии, оказывается не готов к широкой дискуссии о музыке или политике. Так и наш организм терпит поражение, если он не сталкивался с разнообразием микробов.

Мы также выяснили, что бактерии, которые вызывают воспалительные процессы – в особенности протеобактерии (E. coli и родственные ей виды) и некоторые разновидности фирмикут (Firmicutes) из класса клостридий (Clostridium), – связаны с такими проблемами, как хроническая диарея, воспалительные заболевания кишечника и (согласно результатам некоторых исследований) ожирение. Существуют индивидуальные патогенные организмы, вроде вызывающего холеру холерного вибриона (Vibrio cholera), которые тоже могут быть поводом для беспокойства. Тем не менее

само по себе наличие у вас в организме определенного патогена необязательно означает, что в вашей индивидуальной микробной экосистеме возникнут проблемы.

Все это поднимает еще один интересный вопрос: распространяется ли влияние наших микробов за пределы нашего кишечника?

4. “Ось кишечник – мозг”: как микробы влияют на наше настроение, разум и многое другое

Допустим, что живущие внутри нас микробы в самом деле влияют на наше здоровье или объем талии. Но наши разум, настроение, поведение – то, что и определяет нашу личность, – уж эти-то явления наверняка имеют исключительно человеческую природу?

Может быть, и нет.

Пусть это звучит безумно, однако появляется все больше и больше свидетельств того, что микробы играют роль и в нашем характере, и в настроении. Каким образом микроорганизмы могут влиять на наше поведение? Оказывается, соответствующих механизмов гораздо больше, чем мы можем представить.

Из своего командного пункта внутри нашего тела микробы не только регулируют наше пищеварение, усвоение лекарств и выработку гормонов – взаимодействуя с нашей иммунной системой, они могут влиять и на наш мозг. Собирательное название всех путей, по которым микробы могут это делать, – “ось микробиом – кишечник – мозг” [83] [84] , и понимание того, как устроена эта ось, может оказаться чрезвычайно важным для изучения психических и нервных расстройств.

83

P. Bercik, “The MicrobiotaGut-Brain Axis: Learning from Intestinal Bacteria?”, Gut 60, no. 3 (March 2011): 288–89.

84

J. F. Cryan and S. M. O’Mahony, “The Microbiome-Gut-Brain Axis: From Bowel to Behavior,” Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society 23, no. 3 (March 2011): 187–92.

Например, сегодня уже известно, что в депрессии есть воспалительный компонент и многие полезные бактерии в кишечнике вырабатывают короткоцепочечные жирные кислоты, такие как бутират, способствующие питанию клеток, выстилающих кишечник, чтобы уменьшить воспаление. Микробиом связали с депрессией совсем недавно, когда было обнаружено, что бактерии Oscillibacter вырабатывают химическое вещество, действующее как естественный транквилизатор, имитирующий действие нейромедиатора ГАМК (этот нейродиметиатор – гамма-аминомасляная кислота – понижает нервную активность мозга и может привести к депрессии) [85] . Способность почвенных микробов, например микобактерии вакка (Mycobacterium vaccae), модулировать иммунную систему человека давно известна, и некоторые исследователи даже предполагают, что это свойство можно использовать для создания вакцины против стресса и депрессии [86] . В частности, Грэм Рук из Университетского колледжа Лондона утверждает, что недостаточный контакт с нашими старыми друзьями – почвенными микробами, воздействию которых мы подвергались на протяжении всей истории, но теперь, в своем неумеренном стремлении к чистоте, свели к нулю, – это причина распространения многих заболеваний, в том числе диабета, артрита и депрессии.

85

A. Naseribafrouei et al., “Correlation Between the Human Fecal Microbiota and Depression,” Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society 26, no. 8 (August 2014): 1155–62.

86

G. A. Rook, C. L. Raison, and C. A. Lowry, “Microbiota, Immunoregulatory Old Friends and Psychiatric Disorders,” Advances in Experimental Medicine and Biology 817 (2014): 319–56.

Более того, учитывая ту роль, которую микроорганизмы играют в химии нашего тела, можно предположить, что они влияют и на формирование нашего разума. В этом плане особый интерес представляет аутизм. В нескольких работах сообщается, что кишечные микробиомы детей с синдромом аутизма отличаются от микробиомов обычных детей (часто братьев и сестер) [87] .

Тем не менее, поскольку аутизм часто сопровождается кишечными расстройствами, в частности диареей, которая сама по себе изменяет микробиом, трудно сказать, является ли причиной этих отличий аутизм или диарея.

87

D. W. Kang et al., “Reduced Incidence of Prevotella and Other Fermenters in Intestinal Microflora of Autistic Children,” PLoS One 8, no. 7 (2013): e68322.

Саркиз Мазманьян, настоящий волшебник и лауреат премии Макартура, преподаватель микробиологии в Калифорнийском технологическом институте, создал на основе микробиома фантастическое средство для лечения симптомов аутизма у мышей. И где же, спросите вы, он берет мышей-аутистов? Мазманьян их делает сам. Для этого он вводит беременной мыши двухцепочечную РНК, которая химически сходна с ДНК, но играет в клетке другую роль. Иммунная система матери воспринимает эту молекулу как вирус и резко активизируется: повышая температуру тела и уровень цитокинов (информационных молекул, определяющих выживаемость клеток), в пылу сражения погибает и часть нормальной микрофлоры. В результате иммунная система и микробиом у потомства таких мышей отличаются от нормы, причем проявляется набор симптомов, характерный для аутизма у человека, когнитивные и социальные расстройства: например, эти мыши предпочитают проводить время в одиночестве, а не в обществе других мышей. Они совершают повторяющиеся действия – например, как одержимые, закапывают шарики. И у них проблемы с желудочно-кишечным трактом.

Мазманьян обнаружил, что некоторые из этих симптомов, по-видимому, связаны с веществом 4-EPS (4-этилфенол), которое в избытке вырабатывается измененным микробиомом. Впрыскивание нормальным мышатам 4-этилфенола воссоздает аутизмоподобные симптомы. А если потом давать этим мышам пробиотический штамм бактериодов фрагилис (Bacteroides fragilis), то можно избавиться от части симптомов, включая желудочно-кишечные и когнитивные расстройства [88] . Однако прежде чем бежать в аптеку за B. fragilis, подумайте о том, что некоторые штаммы бактерий, полезные для одного вида, могут быть смертельно опасными для другого. Пока не будут проведены достоверные испытания на людях, применять пробиотик для лечения аутизма преждевременно и даже опасно.

88

Hsiao et al., “Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders.”

Тем не менее идея выделить вещество, ответственное за определенное заболевание – пусть даже затрагивающее мозг, – а затем идентифицировать бактерию, которая либо производит, либо удаляет это вещество, звучит крайне заманчиво.

Наши микроскопические “пассажиры” могут также влиять на то, как мы себя ведем и как думаем. Иногда наши гены определяют, какие бактерии живут внутри нас, но потом эти бактерии, в свою очередь, определяют наше поведение. Это можно очень хорошо продемонстрировать на примере мышей, у которых отсутствует ген TLR5, что заставляет их переедать и, соответственно, толстеть. Микробиом мышей, лишенных этого гена, делает их постоянно голодными; они переедают и становятся жирными. Мы можем доказать, что за это ответственны микробы, и сделаем это при помощи двух отдельных экспериментов.

В первом мы переносим микробиом мышей, лишенных гена TLR5, другим, генетически нормальным мышам, которые после этого начинают переедать и толстеют. Во втором эксперименте мы при помощи антибиотиков убиваем микробов у мышей, лишенных гена TLR5, после чего у последних восстанавливается нормальный аппетит. Поразительно: генетический сдвиг создает микробиом, который влияет на поведение, и этот микробиом можно перенести в желудок другого существа и таким образом изменить поведение его еще недавно нормального нового хозяина [89] .

89

Vijay-Kumar et al., “Metabolic Syndrome and Altered Gut Microbiota in Mice Lacking Tolllike Receptor 5.”

Аппетит – далеко не единственный аспект поведения, который контролируют микробы. Еще один пример – тревожность. Обмен микробами между двумя генетически различными группами мышей вызывает и соответствующий “обмен поведениями” в тесте на тревожность. Менее тревожные мыши, получив микробов более тревожных, становятся более беспокойными, в то время как микробы от менее тревожных мышей успокаивающе действуют на более тревожных [90] . Свен Паттерсон, микробиолог из шведского Каролинского института, предложил красивый способ проверки этой реакции.

90

P. Bercik et al., “The Intestinal Microbiota Affect Central Levels of Brain-Derived Neurotropic Factor and Behavior in Mice,” Gastroenterology 141, no. 2 (August 2011): 599–609, 609 e1–3.